一种耐高温复合锂电池隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温复合锂电池隔膜及其制备方法，所述隔膜包括基膜和涂覆于所述基膜的至少一个表面的耐高温树脂层，所述基膜为热塑性树脂多孔膜，所述耐高温树脂层为含有耐高温树脂的涂层。本发明专利技术的隔膜有较高的强度，其耐热性能也得到较大的提高，应用中可以减少毛刺刺穿隔膜和隔膜高温下收缩导致的短路，提高隔膜的使用安全性；良好的润湿性能使本发明专利技术的复合隔膜具有高的吸液率和保液率；抗氧化性能高使本发明专利技术的复合隔膜能够适应各种使用环境，提高了相应电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种耐高温复合锂电池隔膜及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为小型数码电子产品如移动电话和笔记本电脑的主电源已得到了广泛的应用，在电动汽车等动力电池方面的应用也得到快速发展。随着锂离子电池应用领域的扩展，其安全性问题也得到了更为广泛的关注。电池隔膜是影响锂离子电池安全性的关键因素之一，目前应用最广泛的电池隔膜是聚烯烃微孔膜，但聚烯烃膜的尺寸稳定性较差，在电池温度高于150℃时会产生严重的热收缩，导致电池的正负极接触而短路，造成安全隐患。为提高隔膜安全性，近年来出现了许多将无机填料涂敷在聚烯烃隔膜表面制备的涂层隔膜，由于无机填料优异的耐高温性能，涂覆无机填料的涂层隔膜具有良好的热稳定性。但是，这些涂层隔膜同时也降低了隔膜与电解液的浸润能力；另外，不经表面处理的无机填料粉末容易产生团聚，并从聚烯烃隔膜表面脱落，影响隔膜产品的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有强度高、安全性高、电解液浸润能力好、抗氧化性好、可作为锂离子电池隔膜的耐高温隔膜，同时提供这种耐高温隔膜的制备方法。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种耐高温复合锂电池隔膜，该隔膜包括基膜和涂覆于上述基膜的至少一个表面的耐高温树脂层，上述基膜为热塑性树脂多孔膜，上述耐高温树脂层为含有耐高温树脂的涂层。作为本专利技术的优选方案，上述隔膜的穿刺强度大于等于250gf。作为本专利技术的优选方案，上述基膜为聚烯烃单层多孔膜或聚烯烃多层多孔膜，优选为聚乙烯多孔膜或聚丙烯多孔膜。作为本专利技术的优选方案，上述耐高温树脂层中还含有无机微粒；优选地，上述无机微粒的粒径为0.01μm≤D50≤5μm，更优选为0.03μm≤D50≤1μm。作为本专利技术的优选方案，上述无机微粒为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种，优选为氧化铝、氢氧化铝中的至
少一种。作为本专利技术的优选方案，上述耐高温树脂为聚砜、聚醚砜、聚苯基硫醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、间位芳酰胺、对位芳酰胺、聚四氟乙烯及其衍生物、共聚物或混合物中的至少一种；优选为间位芳香族聚酰胺、对位芳香族聚酰胺、间位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物、对位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物中的至少一种；更优选为间位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物、对位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物中的至少一种。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的耐高温复合锂电池隔膜的制备方法，该方法包括下列步骤：(a)将含有耐高温树脂、无机微粒、有机溶剂、不良溶剂、助溶剂、稳定剂和粘结剂的涂布液涂布在基膜的至少一个表面上；(b)将步骤(a)的产物浸渍在含有溶解芳纶的有机溶剂、不能溶解芳纶的不良溶剂及水的混合液中，使上述耐高温树脂析出固化；(c)对步骤(b)的产物进行水洗除去溶剂及不良溶剂；(d)对步骤(c)的产物进行干燥，即获得上述耐高温复合锂电池隔膜。作为本专利技术的优选方案，上述步骤(b)中混合液中的水含量为50～95wt％，上述混合液的温度为20～80℃。作为本专利技术的优选方案，上述步骤(d)中的干燥温度为40-90℃。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供一种第一方面所述的耐高温复合锂电池隔膜的制备方法，该方法包括下列步骤：(a)将含有耐高温树脂、无机微粒、有机溶剂、不良溶剂、助溶剂、稳定剂和粘结剂的涂布液涂布在基膜的至少一个表面上；(a’)将步骤(a)的产物置于温度大于20℃、相对湿度在50-95％的环境中，使上述耐高温树脂析出固化；(b)将步骤(a’)的产物浸渍在含有溶解芳纶的有机溶剂、不能溶解芳纶的不良溶剂及水的混合液中，使上述耐高温树脂析出固化；(c)对步骤(b)的产物进行水洗除去溶剂及不良溶剂；(d)对步骤(c)的产物进行干燥，即获得上述耐高温复合锂电池隔膜。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供一种第一方面所述的耐高温复合锂电池隔膜的制备方法，该方法包括下列步骤：(a)将含有耐高温树脂、无机微粒、有机溶剂、不良溶剂、助溶剂、稳定剂和粘结剂的涂布液涂布在基膜的至少一个表面上；(a’)将步骤(a)的产物置于温度大于20℃、相对湿度在50-95％的环境中，使上述耐高温树脂析出固化；(d)对步骤(a’)的产物进行干燥，即获得上述耐高温复合锂电池隔膜。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供一种第一方面所述的耐高温复合锂电池隔膜的制备方法，该方法包括下列步骤：(a)将含有耐高温树脂、无机微粒、有机溶剂、不良溶剂、助溶剂、稳定剂和粘结剂的涂布液涂布在基膜的至少一个表面上；(b’)将步骤(a)的产物放置在热环境中，蒸发溶剂，使上述耐高温树脂析出固化的同时，除去上述涂布液中的溶剂，即获得上述耐高温复合锂电池隔膜。本专利技术的耐高温复合锂电池隔膜(以下也称为“耐高温复合隔膜”、“复合隔膜”、“耐高温隔膜”或“复合电池隔膜”等)有较高的强度，其耐热性能也得到较大的提高，应用中可以减少毛刺刺穿隔膜和隔膜高温下收缩导致的短路，提高隔膜的使用安全性；良好的润湿性能使本专利技术的复合隔膜具有高的吸液率和保液率；抗氧化性能高使本专利技术的复合隔膜能够适应各种使用环境，提高了相应电池的使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的耐高温复合隔膜的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例2制得的耐高温复合隔膜的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例3制得的耐高温复合隔膜的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例4制得的耐高温复合隔膜的扫描电镜图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种强度高、安全性高、电解液浸润能力好、抗氧化性好、可作为锂离子电池隔膜的耐高温隔膜；同时提供一种该耐高温隔膜的制备方法。本专利技术的关键之一在于，在基膜的至少一个表面上涂覆一层耐高温树脂层，该耐高温树脂层为含有耐高温树脂的涂层。这层耐高温树脂层能够提高隔膜的
耐高温性能，隔膜的热稳定性高，不易热收缩，因此降低了电池的正负极接触而短路的安全隐患；同时，本专利技术的复合隔膜具有高的吸液率和保液率的特点；此外，抗氧化性能高使本专利技术的复合隔膜能够适应各种使用环境，提高了相应电池的使用寿命。作为进一步改进的方案，本专利技术的复合隔膜的耐高温树脂层中还含有无机微粒，无机微粒具有优异的耐高温性能，涂覆有无机微粒的复合隔膜具有良好的热稳定性。同时，本专利技术中无机微粒与耐高温树脂一同存在，因此不存在降低隔膜与电解液的浸润能力的问题，而且无机微粒不会产生团聚并从隔膜表面脱落而影响隔膜产品的性能。在本专利技术中，耐高温树脂作为涂层的骨架支撑，具有较好的耐温、绝缘、阻燃、抗氧化、抗穿刺等性能，在基膜高温变形时仍能起到支撑作用，防止隔膜正负极接触。无机微粒也具有骨架支撑作用和优异的耐高温性能，使涂层隔膜具有良好的热稳定性。但无机微粒本身与电解液的浸润能力差，降低了隔膜与电解液之间的浸润能力；此外无机微粒若不经表面处理，容易发生团聚而从聚烯烃隔膜表面脱落，影响隔膜的使用性能。耐高温树脂作为聚合物，不仅可以有效地提高隔膜的耐高温性能、绝缘性、抗穿刺性等，还能够有效地改善隔膜与电解液的浸润性，同时不易发生团聚脱落。因此，耐高温树脂与无机微粒结合使用，可以有效地改善隔膜的耐高温性以及与电解液的浸润性，同时涂层不易脱落。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜和涂覆于所述基膜的至少一个表面的耐高温树脂层，所述基膜为热塑性树脂多孔膜，所述耐高温树脂层为含有耐高温树脂的涂层。

【技术特征摘要】
1. 一种耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜和涂覆于所述基膜的至少一个表面的耐高温树脂层，所述基膜为热塑性树脂多孔膜，所述耐高温树脂层为含有耐高温树脂的涂层。2. 根据权利要求1所述的耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述隔膜的穿刺强度大于等于250gf。3. 根据权利要求1或2所述的耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述基膜为聚烯烃单层多孔膜或聚烯烃多层多孔膜，优选为聚乙烯多孔膜或聚丙烯多孔膜。4. 根据权利要求1或2所述的耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述耐高温树脂层中还含有无机微粒；优选地，所述无机微粒的粒径为0.01μm≤D50≤5μm，更优选为0.03μm≤D50≤1μm。5. 根据权利要求4所述的耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述无机微粒为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化锆、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种，优选为氧化铝、氢氧化铝中的至少一种。6. 根据权利要求1或2所述的耐高温复合锂电池隔膜，其特征在于，所述耐高温树脂为聚砜、聚醚砜、聚苯基硫醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、间位芳酰胺、对位芳酰胺、聚四氟乙烯及其衍生物、共聚物或混合物中的至少一种；优选为间位芳香族聚酰胺、对位芳香族聚酰胺、间位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物、对位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物中的至少一种；更优选为间位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物、对位芳香族聚酰胺与聚酰亚胺的混合物中的至少一种。7. 一种权利要求1-6任一项所述的耐高温复合锂电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：（a）将含有耐高温树脂、无机微粒、有机溶剂、不良溶剂、助溶剂、稳定剂和粘结剂的涂布液涂布在基膜的至少一个表面上；（b）将步骤（a）的产物浸渍在含有溶解芳纶的有机溶剂、不能溶解芳纶的不良溶剂及水的混合液中，使所述耐高温树脂析出固化；（c）对步骤（b）的产物进行水洗除去溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王会娜，李恒，张胜刚，苏碧海，张辉，
申请(专利权)人：深圳中兴创新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44